[发明专利]一种生物质石墨烯制备方法

说明书

本发明提供一种生物质石墨烯制备方法。我国作为农业大国，秸秆数量大、品种多、分布广，没有得到合理的综合利用，利用率低、转化率低、经济效益低、环境污染严重，特别是粮食主产区，这种现象尤为严重。本发明将农作物秸秆近田实现高值化综合利用，本发明在传统石墨烯制备方法基础上提出一种生物质石墨烯制备的新方法，同时为了改善石墨烯的导电性能，提高石墨烯纯度，本发明使用农作物秸秆分离出纤维素制备生物质石墨烯，采用两步气爆物理处理技术，与化学氧化法相结合，制备成本更加低廉的生物质石墨烯原料，应用到生物质储能领域，创建以秸秆为原料的新型生态工业，实行农副产品加工业、生物质能源业相结合的生产模式，给农民带来可观的收入，实现了当地农民精准脱贫。

技术领域

本发明涉及一种生物质石墨烯制备方法，属于生物质新能源技术领域。

背景技术

2004年，英国曼彻斯特大学的Geim等使用将胶带粘在一块石墨上然后再撕下来的简单方法，首次制备并观察到单层石墨烯。开启了石墨烯材料的研究热潮，石墨烯具有理想的单原子层二维晶体结构，由六边形晶格组成，这种特殊的结构赋予了石墨烯材料独特的热学、力学和电学性能。目前，已经将石墨烯应用于锂离子电池电极材料、超级电容器、太阳能电池电极材料、储氢材料、传感器、光学材料、药物载体等方面，展示了石墨烯材料广阔的应用前景。石墨烯的研究已经进入快速发展阶段，石墨烯已经成为当今新材料中的“明星”材料。

石墨烯由于具有二维平面几何特征和独特的电子行为被广泛用于电化学储能研究领域，在石墨烯实际制备过程中，往往难以得到完整的石墨烯，总是存在各种缺陷。石墨烯上常见的缺陷为Stone-Wales(SW)缺陷、单空位(V1)缺陷、双空位(V2)缺陷和多原子缺陷，同时还会存在一维线形缺陷和晶界引起的缺陷等。特别是产业化要求石墨烯制备技术能稳定、低成本地生产大面积、纯度高的石墨烯，这一制备技术上的问题至今尚未解决。随着层数的增加和内部缺陷的累积，石墨烯诸多优越性能都将降低。如何综合运用各种石墨烯制备方法的优势，取长补短，解决石墨烯的难溶解性和不稳定性的问题，完善结构和电性能等是今后研究的热点和难点，也为今后石墨烯的制备与合成开辟新的道路。要真正的实现石墨烯应用的产业化，体现出石墨烯替代其他材料的优越品质，必须在制备方法上寻求突破。只有适合工业化的石墨烯制法出现了，石墨烯产业化才能真正到来。

发明内容

目前常见的石墨烯大部分利用石墨为原料制备，制备方法中最常应用的是化学气相沉积和氧化还原法。化学气相沉积法制备石墨烯工艺复杂，成本较高，氧化还原法制备的石墨烯导电性能受到限制。为了克服以上难点，本本发明提供利用农作物秸秆一种生物质石墨烯制备方法。我国作为农业大国，秸秆数量大、品种多、分布广，没有得到合理的综合利用，利用率低、转化率低、经济效益低、环境污染严重，特别是粮食主产区，这种现象尤为严重。本发明将农作物秸秆近田实现高值化综合利用，本发明在传统石墨烯制备方法基础上提出一种生物质石墨烯制备的新方法，同时为了改善石墨烯的导电性能，提高石墨烯纯度，本发明使用农作物秸秆分离出纤维素制备生物质石墨烯，采用两步气爆物理处理技术，与化学氧化法相结合，制备成本更加低廉的生物质石墨烯原料，应用到生物质储能领域，创建以秸秆为原料的新型生态工业，实行农副产品加工业、生物质能源业相结合的生产模式，给农民带来可观的收入，实现了当地农民精准脱贫。本发明采用的技术方案概述如下：